金屬塑性變形與軋制原理(教案).docx

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1、備課本課程名稱金屬塑性變形與軋制原理課時(shí)數(shù)64適用班級金屬材料081、082授課教師孫斌使用時(shí)間2011學(xué)年第1學(xué)期冶金工程學(xué)院緒論0.1金屬塑性成形及其特點(diǎn)金屬壓力加工：即金屬塑性加工，對具有塑性的金屬施加外力作用使其產(chǎn)生塑性變形，而不破壞其完整性，改變金屬的形狀、尺寸和性能而獲得所要求的產(chǎn)品的一種加工方法。金屬成型方法分類：（1）減少質(zhì)量的成型方法:車、刨、銑、磨、鉆等切削加工；沖裁與剪切、氣割與電切；蝕刻加工等。（2）增加質(zhì)量的成型方法：鑄造、焊接、燒結(jié)等。（3）質(zhì)量保持不變的成型方法(金屬塑性變形)：利用金屬的塑性，對金屬施加一定的外力作用使金屬產(chǎn)生塑性變形，改變其形

2、狀尺寸和性能而獲得所要求的產(chǎn)品的一種加工方法。如軋制、鍛造、沖壓、拉拔、擠壓等金屬壓力加工方法。金屬壓力加工方法的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1）因無廢屑,可節(jié)約大量金屬；2）改善金屬內(nèi)部組織及物理、機(jī)械性能；3）產(chǎn)量高，能量消耗少，成本低，適于大量生產(chǎn)。缺點(diǎn)：1）對要求形狀復(fù)雜，尺寸精確，表面十分光潔的加工產(chǎn)品尚不及金屬切削加工方法；2）僅用于生產(chǎn)具有塑性的金屬；0.2金屬塑性成形方法的分類0.2.1按溫度特征分類1.熱加工在充分再結(jié)晶溫度以上的溫度范圍內(nèi)所完成的加工過程，T=0.75∽0.95T熔。2.冷加工在不產(chǎn)生回復(fù)和再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行的加工T=0.25T熔以下。3.溫加工介于冷熱

3、加工之間的溫度進(jìn)行的加工.0.2.2按受力和變形方式分類由壓力的作用使金屬產(chǎn)生變形的方式有鍛造、軋制和擠壓1.鍛造：用鍛錘的往復(fù)沖擊力或壓力機(jī)的壓力使金屬進(jìn)行塑性變形的過程。分類：自由鍛造：即無模鍛造，指金屬在鍛造過程的流動不受工具限制（摩擦力除外）的一種加工方法。模鍛：鍛造過程中的金屬流動受模具內(nèi)腔輪廓或模具內(nèi)壁的嚴(yán)格控制的一種工藝方法。圖0-1鍛造工藝示意圖a鐓粗；　b模鍛2.軋制軋制：金屬坯料通過旋轉(zhuǎn)的軋輥縫隙進(jìn)行塑性變形。分類：縱軋：金屬在相互平行且旋轉(zhuǎn)方向相反的軋輥縫隙間進(jìn)行塑性變形，而金屬的行進(jìn)方向與軋輥軸線垂直。斜軋：金屬在同向旋轉(zhuǎn)且中心線相互成一定角度的軋輥縫

4、隙間進(jìn)行塑性變形。橫軋：金屬在同向旋轉(zhuǎn)且中心線相互平行的軋輥縫隙間進(jìn)行塑性變形。3.擠壓擠壓：將金屬放入擠壓機(jī)的擠壓筒內(nèi)，以一端施加壓力迫使金屬從?？字袛D出，而得到所需形狀的制品的加工方法。擠壓分為正擠壓和反擠壓。正擠壓時(shí)，擠壓桿的運(yùn)動方向和從?？字袛D出的金屬方向一致；反擠壓時(shí)擠壓桿的運(yùn)動方向和從?？字袛D出的金屬方向相反。擠壓法具有以下優(yōu)點(diǎn):①具有比軋制、鍛造更強(qiáng)的三向壓縮應(yīng)力，避免了拉應(yīng)力的出現(xiàn)，金屬可以發(fā)揮其最大的塑性，使脆性材料的塑性提高；②擠壓不僅能生產(chǎn)簡單的管材和型材,更主要的還能生產(chǎn)形狀極其復(fù)雜的管材和型材；③生產(chǎn)上具有較大的靈活性，非常適用于小批量多品種的生產(chǎn)；

5、④產(chǎn)品尺寸精確,表面質(zhì)量較高，精確度、粗糙度的表面特性都好于熱軋和鍛造產(chǎn)品。擠壓法也有一些缺點(diǎn):①擠壓方法所采用的設(shè)備較為復(fù)雜，生產(chǎn)率比軋制方法低；②擠壓的廢料損失一般較大；③工具的損耗較大；④制品的組織和性能沿長度和斷面上不夠均勻一致。4．拉拔金屬通過固定的具有一定形狀的?？字欣纬鰜?，從而使金屬斷面縮小長度增加的一種加工方法。拉拔法具有以下特點(diǎn):①拉拔方法可以生產(chǎn)長度較大、直徑極小的產(chǎn)品,并且可以保證沿整個(gè)長度上橫斷面完全一致；②拉拔制品形狀和尺寸精確,表面質(zhì)量好；③拉拔制品的機(jī)械強(qiáng)度高；④拉拔方法的缺點(diǎn)是每道加工率較小,拉拔道次較多，能量消耗較大。5．沖壓（拉延）壓力機(jī)

6、的沖頭把板料頂入凹模中進(jìn)行拉延，加工方法如圖，用來生產(chǎn)薄壁空心制品，如子彈殼，各種儀表器件、器皿及鍋碗盆勺等。0.3金屬塑性變形與軋制原理的基本內(nèi)容1．掌握塑性變形時(shí)金屬流動和變形分布的基本規(guī)律，分析影響金屬塑性和變形抗力的各種因素，以尋求最優(yōu)和加工條件，獲得尺寸精度高、性能優(yōu)良的產(chǎn)品。2．研究金屬塑性成形過程中的摩擦與潤滑，以便正確選用塑性成形時(shí)的摩擦定律來計(jì)算變形力和變形功，采用合理的潤滑劑改善塑性加工條件，達(dá)到高產(chǎn)低消耗的目的。3．在研究加工變形中變形物體內(nèi)部應(yīng)力及變形分布的基礎(chǔ)上，介紹了材料成形過程中應(yīng)力應(yīng)變的分布規(guī)律和確定變形力、變形功的主要方法（工程計(jì)算法、滑移線

7、法、上限法、下限法、有限無法等）主要討論了工程計(jì)算法求解鍛造、軋制過程的變形力、變形功及軋制力矩等，以便正確選擇壓力加工設(shè)備和加工工具的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度。4．詳細(xì)講述了軋制過程的基本概念、金屬在軋制過程中的變形律、連軋過程、軋制時(shí)的彈塑性曲線等基礎(chǔ)理論。1應(yīng)力及變形理論本章主要研究以下幾個(gè)問題:1.應(yīng)力,應(yīng)變概念;2.物體內(nèi)各點(diǎn)應(yīng)力分量和應(yīng)變分量函數(shù)之間的關(guān)系;3.物體內(nèi)的一點(diǎn)沿各個(gè)不同方向應(yīng)力之間和應(yīng)變之間的關(guān)系,即一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)和一點(diǎn)的應(yīng)變狀態(tài)的分析;4.塑性變形時(shí),應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系,標(biāo)志進(jìn)入塑性流動